一种降落伞开伞摩擦实验平台

本发明属于航天器降落伞实验，具体涉及一种降落伞开伞摩擦实验平台。

背景技术：

1、航天器回收着陆过程中依靠减速伞将主降落伞伞包从伞舱中拉出是主降落伞顺利工作的第一步，也是航天器能否安全着陆至关重要的一步。航天器减速着陆应用的主降落伞在工作前是以折叠包装状态存储于主降落伞伞包中并置于航天器内部的主降落伞伞舱当中，当航天器进入大气层到达预定的时间点，回收着陆控制装置发送释放减速伞指令，减速伞释放后利用减速伞拉力将主降落伞伞包从主伞舱中拉出，并采用倒拉方式将伞带及伞衣依次有序拉直，随后伞衣充气，从而达到利用主降落伞气动阻力最终实现航天器减速至安全着陆速度的目的。并且由于减速伞释放拉出主降落伞伞包并拉直主降落伞后，主降落伞伞包将随减速伞一起与主降落伞-航天器系统分离，这就导致拉伞包过程的伞绳载荷很难在模拟真实工况下进行测量。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种降落伞开伞摩擦实验平台，模拟实际降落伞开伞过程并采集伞绳拉力、伞绳速率、摩擦力等关键数据，了解降落伞开伞性能和摩擦特性，为改进降落伞的设计和优化开伞系统奠定基础，提高降落伞的稳定性和可靠性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：

3、一种降落伞开伞摩擦实验平台，包括实验平台架体2、驱动加载机构3、伞绳牵引机构5以及钢索6；所述驱动加载机构3安装在实验平台架体2下层，其包括异步电机301和牵引辊304，牵引辊304由异步电机301驱动；所述伞绳牵引机构5固定在实验平台架体2上层，伞绳牵引机构5包括摩擦力工装固定机构、传感器滑车机构、行程开关512以及缓冲卸力机构；所述摩擦力工装固定机构位于传感器滑车机构的左端，用于对降落伞伞绳2进行限位；传感器滑车机构包括拉线传感器501、拉力传感器507、滑块板508、安全脱扣机构510和滚珠滑轨511，拉力传感器507和安全脱扣机构510分别固定在滑块板508上，滑块板508滑动连接在滚珠滑轨511上，降落伞伞绳2末端连接在拉力传感器507上，安全脱扣机构510连接钢索6一端，钢索6另一端缠绕在所述驱动加载机构3的牵引辊304上；缓冲卸力机构位于传感器滑车机构的右端，用于与安全脱扣机构510发生碰撞时对传感器滑车机构进行减速并使钢索6能继续运动；行程开关512设置在传感器滑车机构一侧，由传感器滑车机构的滑块板508碰触触发，控制驱动加载机构3的异步电机301停止；驱动加载机构3驱动伞绳牵引机构5实现变加速直线运动，伞绳牵引机构5的拉线编码器501和拉力传感器507测量和计算出伞绳拉力、伞绳速率和摩擦力。

4、进一步地，所述降落伞开伞摩擦实验平台还包括工控机1，工控机1与驱动加载机构3及伞绳牵引机构5信号连接，负责控制异步电机带动传感器滑车机构实现加速直线运动、精确控制伞绳牵引机构5的启停、采集数据信息、数据处理及测试数据的显示。

5、进一步地，所述驱动加载机构3还包括牵引辊传动轴302、手柄303、离合器305、离合器法兰306、齿轮减速器307、从动轮308、同步带309、主动轮310以及编码器311；主动轮310与异步电机301输出轴连接，从动轮307与齿轮减速器307输入轴连接，主动轮310和从动轮308由同步带309连接；离合器法兰306安装在齿轮减速器307的输出轴，离合器305安装在离合器法兰306上，离合器305另一端安装在牵引辊304上，钢索6缠绕在牵引辊304上，手柄303安装在牵引辊传动轴302上用于旋紧钢索6；编码器311安装在齿轮减速器307输出轴的另一端，使异步电机301行程闭环控制系统。

6、进一步地，所述摩擦力工装固定机构包括摩擦绳夹具504、摩擦绳夹具工装503以及摩擦绳工装支架505；降落伞伞绳502安装在摩擦绳夹具504上，摩擦绳夹具504通过螺栓固定在摩擦绳夹具工装503上对伞绳2进行限位，摩擦绳夹具工装503用固定在摩擦绳工装支架505上，摩擦绳工装支架505固定在实验平台架体2上。

7、进一步地，所述传感器滑车机构还包括吊环506以及滚珠滑块509；所述拉线传感器501固定在滚珠滑轨一侧；吊环506安装在所述拉力传感器507上，拉力传感器507安装在所述滑块板508左端，所述安全脱扣机构510安装在滑块板508上，滑块板508安装在滚珠滑块509上，滚珠滑块509滑动连接在滚珠滑轨511上。

8、进一步地，所述安全脱扣机构510由机构碰销51001、机构芯轴51002、钢索锁紧块51003、机构锁块51004、圆柱销51005、机构扭簧51006、刹车板51007、脱口机构上盖板51008组成；一对机构芯轴51002固定在牵引滑块板508上，每个机构芯轴51002上通过机构扭簧51006固定一个机构锁块51004；一对机构锁块51004设置在钢索锁紧块51003两侧，钢索锁紧块51003上设有凹槽，使一对机构锁块51004在机构扭簧51006作用下通过凹槽夹紧钢索锁紧块51003；钢索锁紧块51003连接钢索6；机构碰销51001固定在机构锁块51004上，脱扣机构上盖板51009上有圆弧形凹槽，机构碰销51001设置在圆弧形凹槽内；刹车板51007固定在所述滑块板508右端，当安全脱扣机构510与所述缓冲卸力机构发生冲击碰撞时，刹车板51007与缓冲卸力机构碰撞，缓冲卸力机构将机构碰销51001沿脱扣机构上盖板51008的圆弧形凹槽撞开，释放钢索紧锁块51003，使钢索紧锁块51003脱离安全脱扣机构510继续运动。

9、进一步地，所述缓冲卸力机构包括缓冲器支座513、油压缓冲器516以及脱扣机构楔块520；缓冲器支座513固定在实验平台架体2上，一对油压缓冲器516安装在缓冲器支座513通孔上，缓冲器支座513顶部固定脱扣机构楔块520；当所述安全脱扣机构510与缓冲卸力机构发生冲击碰撞时，安全脱扣机构510与油压缓冲器516碰撞，脱扣机构楔块520将安全脱扣机构510的钢索紧锁块51003脱离安全脱扣机构510，使钢索6继续运动。

10、进一步地，所述缓冲卸力机构还包括钢索导轮架514、钢索导轮芯轴515、钢索导轮517、导轮支架518以及深沟球轴承519；导轮支架518安装在所述缓冲器支座513中心孔左右两侧，导轮支架518内侧由一对深沟球轴承519和轴承隔圈组成；钢索导轮517通过钢索导轮芯轴515固定在钢索导轮架514上，钢索导轮架514固定在实验平台架体2上，钢索6通过钢索导轮517导向后连接到所述牵引辊304上。

11、本发明提供的降落伞开伞摩擦实验平台具有以下有益效果：

12、1.摩擦力工装固定机构能够固定摩擦绳夹具和降落伞伞绳，使用内六角螺钉和摩擦绳夹具将降落伞伞绳固定在摩擦绳夹具工装上，保证摩擦绳夹具在高速运动中不发生脱扣甚至损坏现象，解决摩擦工装短程高速难题。

13、2.传感器滑车机构上固定有安全脱扣机构，保证在传感器滑车机构与缓冲卸力机构发生碰撞时，能够使钢索锁紧块从脱口机构上盖板飞出，使钢索锁紧块能继续运动，减少对传感器滑车机构的损伤。

14、3.缓冲卸力机构在滑轨末端安放行程开关，能够有效的使异步电机停止，为了安全起见，设计了备用缓冲机构，缓冲器支座固定在测试平台桌面上，缓冲支架两侧有通孔，方便钢索锁紧块从孔中飞出，导轮支架安装在缓冲器支座中心孔左右两侧，导轮支架内侧由一对深沟球轴承和轴承隔圈组成，保证钢索锁紧块飞出时不伤害缓冲卸力机构。

15、4.本发明的伞绳测试实验平台架体上切割出槽口，将钢索导轮架安装在槽口两侧，并由钢索导轮芯轴连接，钢索导轮芯轴中间安装有防尘深沟球轴承，外侧两边安装有轴承隔圈，有效地减少轴承磨损情况。

16、5.本发明的降落伞伞绳摩擦实验平台，能够为研究降落伞开伞过程中的摩擦等参数提供可操控的实验环境，平台所配备的拉力传感器和拉线编码器能够准确测量降落伞开伞过程中伞绳的拉力、伞绳速率和摩擦力等参数，为降落伞的设计和优化奠定基础。